Ohms lov er en formel, der bruges til at beregne forholdet mellem spænding, strøm og modstand i et elektrisk kredsløb.
For studerende inden for elektronik er Ohms lov (E = IR) lige så grundlæggende vigtig som Einsteins relativitetsligning (E = mc²) for fysikere.
E = I x R
Når det er bredt ud, betyder det spænding = strøm x modstand, eller volt = ampere x ohm, eller V = A x Ω.
Opkaldt efter den tyske fysiker Georg Ohm (1789-1854) adresserer Ohms lov de vigtigste mængder på arbejdet i kredsløb:
| Antal | Ohms lov symbol | Måleenhed (forkortelse) | Rolle i kredsløb | I tilfælde af at du undrer dig: |
|---|---|---|---|---|
| Spænding | E | Volt (V) | Tryk, der udløser elektronstrøm | E = elektromotorisk kraft (gammeldags term) |
| Strøm | I | Ampere, amp (A) | Hastighed for elektronstrøm | I = intensitet |
| Modstand | R | Ohm (Ω) | Forhindrer strøm | Ω = Græsk bogstav omega |
Hvis to af disse værdier er kendte, kan teknikere konfigurere Ohms lov til at beregne den tredje. Pyramiden skal blot ændres som følger:
Hvis du kender spænding (E) og strøm (I) og vil vide modstand (R), skal du X'e R ud i pyramiden og beregne den resterende ligning (se den første eller længst til venstre pyramide ovenfor).
Bemærk: Modstand kan ikke måles i et kredsløb i drift, så Ohms lov er især nyttig, når den skal beregnes. I stedet for at slukke for kredsløbet for at måle modstand, kan en tekniker bestemme R ved hjælp af ovenstående variation af Ohms lov.
Hvis du nu kender spænding (E) og modstand (R) og vil kende strøm (I), skal du X'e strømmen ud og beregne de resterende to symboler (se den midterste pyramide ovenfor).
Og hvis du kender strøm (I) og modstand (R) og vil vide spænding (E), skal du multiplicere de nederste halvdele af pyramiden (se den tredje eller helt til højre, pyramiden ovenfor).
Prøv et par prøveberegninger baseret på et simpelt seriekredsløb, der kun indeholder en kilde til spænding (batteri) og modstand (lys). To værdier er kendt i hvert eksempel. Brug Ohms lov til at beregne den tredje.
Eksempel 1: Spænding (E) og modstand (R) er kendt.
Hvad er strømmen i kredsløbet?
I = E/R = 12V/6Ω = 2A
Eksempel 2: Spænding (E) og strøm (I) er kendt.
Hvad er modstanden skabt af lampen?
R = E/I = 24V/6A = 4Ω
Eksempel 3: Strøm (I) og modstand (R) er kendt. Hvad er spændingen?
Hvad er spændingen i kredsløbet?
E = I x R = (5A)(8Ω) = 40 V
Da Ohm offentliggjorde sin formel i 1827, var hans centrale konstatering, at mængden af elektrisk strøm, der løber gennem en leder, er direkte proportional med den påtrykte spænding. Med andre ord er én volt tryk, påkrævet til at skubbe en amp strøm gennem én ohm modstand.
Hvad skal valideres ved hjælp af Ohms lov
Ohms lov kan bruges til at validere de statiske værdier for kredsløbskomponenter, strømniveauer, spændingsforsyninger og spændingsfald. Hvis for eksempel et testinstrument registrerer en højere end normal strømmåling, kan det betyde, at modstanden er faldet, eller at spændingen er steget, hvilket forårsager en højspændingssituation. Dette kan indikere et forsynings- eller kredsløbsproblem.
I jævnstrømskredsløb (DC) kan en lavere end normal strømmåling betyde, at spændingen er faldet, eller kredsløbsmodstanden er steget. Mulige årsager til øget modstand er dårlige eller løse forbindelser, korrosion og/eller beskadigede komponenter.
Belastninger inden for et kredsløb trækker på elektrisk strøm. Belastninger kan være en hvilken som helst komponent: Små elektriske enheder, computere, husholdningsapparater eller en stor motor. De fleste af disse komponenter (belastninger) har et typeskilt eller en informationsmærkat påsat. Disse typeskilte giver sikkerhedscertificering og flere referencetal.
Teknikere refererer til typeskilte på komponenter for at finde standard spændings- og strømværdier. Under testning, hvis teknikere finder ud af, at sædvanlige værdier ikke registreres på deres digitale multimetre eller tangmetre, kan de bruge Ohms lov til at detektere, hvilken del af et kredsløb fejler og ud fra det bestemme, hvor et problem kan være.
Den grundlæggende videnskab om kredsløb
Kredsløb er, som alle sager, lavet af atomer. Atomer består af subatomære partikler:
- Protoner (med en positiv elektrisk ladning)
- Neutroner (ingen ladning)
- Elektroner (negativt ladet)
Atomer forbliver bundet sammen af tiltrækningskræfter mellem et atoms kerne og elektroner i dets ydre skal. Når de påvirkes af spænding, begynder atomer i et kredsløb at omdannes, og deres komponenter udøver et tiltrækningspotentiale, der er kendt som en potentialeforskel. Gensidigt tiltrukne løse elektroner bevæger sig mod protoner, hvilket skaber et flow af elektroner (strøm). Ethvert materiale i kredsløbet, der begrænser denne strøm, betragtes som modstand.
Reference: Digital Multimeter Principles by Glen A. Mazur, American Technical Publishers.